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摘 要：大体积混凝土的裂缝问题是实际工程中长期困扰工程技术人员的问题，其产生有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构形式等。而沿海地区由于环境影响，出现大体积混凝土裂缝十分普遍。本文从实际出发，以沿海城市烟台为例，分析了产生混凝土裂缝的原因，并提出了在沿海地区工程施工时如何预防混凝土裂缝产生的措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；施工
混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状,并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当令世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料,也是我国工程建设中使用最为普遍的结构材辨之一,其质量直接影响到结构的适用性、安全性和耐久。随着我国建筑行业的发展，建筑施工中的大体积混凝土施工技术也得到了迅速发展，但是，大体积混凝土的裂缝问题是实际工程中长期困扰工程技术人员的问题，其产生有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构形式等。
1.沿海地区气候特点分析
烟台市地处温带，属典型的暖温带湿润季风区大陆性气候，四季分明，冷热季和干湿季的区别明显。
年平均气温全市平均12.8℃，东部沿海在13.1℃左右，北部山区和西部内陆地区在12.1～12.9℃之间。最热月，沿海地区为8月份，平均气温在25.7℃左右，西北部地区为7月份，平均气温在25.6℃左右，年极端最高气温在40.6～41.4℃之间。最冷月全市出现在1月份，月平均气温在－1.5℃左右，年极端最低气温在－20.1～－13.8℃之间。年平均降水量全市平均768.7毫米，以东部沿海地区降水量最多，为784.5毫米，西部地区降水量最少，为754.5毫米。
2.大体积混凝土裂缝原因分析
大体积混凝土是一个相对的概念。美国混凝土协会(ACI)这样定义：任何就地浇筑的大体积混凝土，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。日本建筑学会这样定义：结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。我国学界的定义也不尽相同。有的规定建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就是大体积混凝土。也有的规定混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因为水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂隙的混凝土称为大体积混凝土。
2．1大体积混凝土裂隙成因
大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差较大超过25℃时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。此外，混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。
在大体积混凝土中，温升是由水化热引起的。混凝土内部温度升高并且膨胀，而混凝土表面处于冷却和收缩状态，如果内外形成温差过大，则在混凝土表面产生拉应力引起开裂。裂缝的宽度和深度取决于热的混凝土内部和冷的混凝土外表面之间的温度差大小。大体积混凝土很难完全防止裂缝，但如果重视温控设计并注意改善影响的各种因素，最大限度地减少裂缝及避免严重裂缝是可以做到的。对于重要部位超过温控标准可能发生裂缝的情况，最好进行裂缝的稳定分析。
2．2大体积混凝土温控途径
为防止出现开裂，建设工程中的桥梁工程、大坝工程或其他无筋混凝土(抗压强度相对较低)的构件要考虑温度控制。其内部温度不能比当地环境年平均温度高出11℃～4℃(ACI 308)。
可通过以下途径控制混凝土的内部温度升高：
①低水泥用量——120～270kg／m3；
②大粒径集料——75～150mm：
③高的粗集料用量——可占总集料量的80％；
④低热水泥；
⑤掺加火山灰掺合料——其水化热约为水泥水化热的25％～50％；
⑥冷却混凝土组分使混凝土的初始温度降至10℃左右；
⑦用预埋的冷却水管给混凝土降温；
⑧用散热迅速的钢模浇注；
⑨水养护；
⑩每层浇注厚度不大于1.5m。
由于沿海地区湿度大、温差大等特点，大体积混凝土裂缝具有一定代表性。如果温差降至20℃或更低，且混凝土会缓慢冷却至环境温度，将不会产生表面裂缝，但是只有在混凝土构件不受连续配筋限制时，才不会产生裂缝，受约束的混凝土在冷却后会由于收缩而趋向开裂，而不受约束的混凝土若采取合适的程序而且温差得到监测和控制，将不会开裂。如果担心混凝土构件的温差过高时，则该构件就应视为大体积混凝土，而且应采取充分的防范措施。
混凝土与周围环境进行热交换的速度很慢是由于混凝土的导热系数小。混凝土热散发的速度与其最小尺寸的平方成反比。例如厚度为0.15m的墙体，如从墙体两侧冷却，散发所放出热量的95％约需1.5h，而厚度为1.5m的墙体散发同样的热量则需整整一周(ACI 207)。可用价廉的热电偶来监测混凝土的温度。
3.炎热天气下大体积混凝土的施工措施
工地的天气条件——炎热或寒冷、大风或静风、干燥或潮湿，可能明显不同于原规定、设计、选择混(下转第73页）(上接第67页）凝土拌合物时假定的最佳条件，也可能不同于试件养护和测试时的实验室条件。炎热天气会对混凝土产生不利影响，主要体现在高温下水分损失速度和水泥水化反应速度加快。夏季烟台地区对混凝土有害的炎热天气条件包括：
①环境温度高；
②混凝土拌合温度高；
③相对湿度低，蒸发速度快：
④太阳高度角大，太阳辐射强。
炎热天气对新拌混凝土可能会引起如下的不利影响：
①增加水分需求量；
②加快坍落度损失以致在工地需额外加入水分：
③加快凝结导致浇注和修整困难；
④塑性开裂的趋势增加；
⑤早期养护的要求提高；
⑧难于控制引气；
⑦使混凝土内外温度升高以致引起混凝土后期强度的降低；
⑧产生热裂缝的概率增大。
在炎热天气下，如果不采取人工降温，通常很难满足新拌混凝土所需最适宜温度的10℃～15℃，但夏季烟台日最低气温都在20℃以上；许多规范只规定混凝土在浇注时的温度不得超过29℃～32℃，但夏季烟台白天温度可以达到38℃以上。因此，应该采取必要的施工措施来防治裂缝的发生和发展。
混凝土浇注的温度在25℃～35℃之间时，应提前采取一些措施来改善高温对混凝土产生的不利影响，临时采取的措施很少能充分实施。如果在工地没有可以参考的数据，那么应该根据试拌时的温度和典型混凝土截面尺寸来确定最高温度的限制，而不是引用某些权威机构规定的最佳温度。尽可能在一定的时间间隔内进行大量的试验测定拌合物的性能，建立不同温度条件下混凝土性能与时间关系曲线，以此确定出不同混凝土温度时卸载混凝上所允许的最长时间。
施工措施包括：
（1)严格控制混凝土原材料质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少(1-1.5%以下)。在条件许可情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。
（2)细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理摻加塑化剂和减少剂。
（3)采用综合措施，控制混凝土初始温度。
（4)根据工程特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。
（5)加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。
（6)混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。
（7)采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
（8)根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。
（9)对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%-50%。
参考文献：
[1]刘昌济，王斌，卜显英. 大体积混凝土裂缝原因分析及控制措施.石家庄铁道学院学报，2005，18(z1).
[2]卢红岩.大体积混凝土裂缝原因分析及防治措施.北方交通，2008，12.
[3]李光文.初探大体积混凝土裂缝的原因及预控措施.四川建材，2009，5.
[4]胡硕.大体积混凝土温度裂缝控制.西安建筑科技大学学位论文，2005.
关键词：大体积混凝土；裂缝；施工
混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状,并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当令世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料,也是我国工程建设中使用最为普遍的结构材辨之一,其质量直接影响到结构的适用性、安全性和耐久。随着我国建筑行业的发展，建筑施工中的大体积混凝土施工技术也得到了迅速发展，但是，大体积混凝土的裂缝问题是实际工程中长期困扰工程技术人员的问题，其产生有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构形式等。
1.沿海地区气候特点分析
烟台市地处温带，属典型的暖温带湿润季风区大陆性气候，四季分明，冷热季和干湿季的区别明显。
年平均气温全市平均12.8℃，东部沿海在13.1℃左右，北部山区和西部内陆地区在12.1～12.9℃之间。最热月，沿海地区为8月份，平均气温在25.7℃左右，西北部地区为7月份，平均气温在25.6℃左右，年极端最高气温在40.6～41.4℃之间。最冷月全市出现在1月份，月平均气温在－1.5℃左右，年极端最低气温在－20.1～－13.8℃之间。年平均降水量全市平均768.7毫米，以东部沿海地区降水量最多，为784.5毫米，西部地区降水量最少，为754.5毫米。
2.大体积混凝土裂缝原因分析
大体积混凝土是一个相对的概念。美国混凝土协会(ACI)这样定义：任何就地浇筑的大体积混凝土，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。日本建筑学会这样定义：结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。我国学界的定义也不尽相同。有的规定建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就是大体积混凝土。也有的规定混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因为水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂隙的混凝土称为大体积混凝土。
2．1大体积混凝土裂隙成因
大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差较大超过25℃时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。此外，混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。
在大体积混凝土中，温升是由水化热引起的。混凝土内部温度升高并且膨胀，而混凝土表面处于冷却和收缩状态，如果内外形成温差过大，则在混凝土表面产生拉应力引起开裂。裂缝的宽度和深度取决于热的混凝土内部和冷的混凝土外表面之间的温度差大小。大体积混凝土很难完全防止裂缝，但如果重视温控设计并注意改善影响的各种因素，最大限度地减少裂缝及避免严重裂缝是可以做到的。对于重要部位超过温控标准可能发生裂缝的情况，最好进行裂缝的稳定分析。
2．2大体积混凝土温控途径
为防止出现开裂，建设工程中的桥梁工程、大坝工程或其他无筋混凝土(抗压强度相对较低)的构件要考虑温度控制。其内部温度不能比当地环境年平均温度高出11℃～4℃(ACI 308)。
可通过以下途径控制混凝土的内部温度升高：
①低水泥用量——120～270kg／m3；
②大粒径集料——75～150mm：
③高的粗集料用量——可占总集料量的80％；
④低热水泥；
⑤掺加火山灰掺合料——其水化热约为水泥水化热的25％～50％；
⑥冷却混凝土组分使混凝土的初始温度降至10℃左右；
⑦用预埋的冷却水管给混凝土降温；
⑧用散热迅速的钢模浇注；
⑨水养护；
⑩每层浇注厚度不大于1.5m。
由于沿海地区湿度大、温差大等特点，大体积混凝土裂缝具有一定代表性。如果温差降至20℃或更低，且混凝土会缓慢冷却至环境温度，将不会产生表面裂缝，但是只有在混凝土构件不受连续配筋限制时，才不会产生裂缝，受约束的混凝土在冷却后会由于收缩而趋向开裂，而不受约束的混凝土若采取合适的程序而且温差得到监测和控制，将不会开裂。如果担心混凝土构件的温差过高时，则该构件就应视为大体积混凝土，而且应采取充分的防范措施。
混凝土与周围环境进行热交换的速度很慢是由于混凝土的导热系数小。混凝土热散发的速度与其最小尺寸的平方成反比。例如厚度为0.15m的墙体，如从墙体两侧冷却，散发所放出热量的95％约需1.5h，而厚度为1.5m的墙体散发同样的热量则需整整一周(ACI 207)。可用价廉的热电偶来监测混凝土的温度。
3.炎热天气下大体积混凝土的施工措施
工地的天气条件——炎热或寒冷、大风或静风、干燥或潮湿，可能明显不同于原规定、设计、选择混(下转第73页）(上接第67页）凝土拌合物时假定的最佳条件，也可能不同于试件养护和测试时的实验室条件。炎热天气会对混凝土产生不利影响，主要体现在高温下水分损失速度和水泥水化反应速度加快。夏季烟台地区对混凝土有害的炎热天气条件包括：
①环境温度高；
②混凝土拌合温度高；
③相对湿度低，蒸发速度快：
④太阳高度角大，太阳辐射强。
炎热天气对新拌混凝土可能会引起如下的不利影响：
①增加水分需求量；
②加快坍落度损失以致在工地需额外加入水分：
③加快凝结导致浇注和修整困难；
④塑性开裂的趋势增加；
⑤早期养护的要求提高；
⑧难于控制引气；
⑦使混凝土内外温度升高以致引起混凝土后期强度的降低；
⑧产生热裂缝的概率增大。
在炎热天气下，如果不采取人工降温，通常很难满足新拌混凝土所需最适宜温度的10℃～15℃，但夏季烟台日最低气温都在20℃以上；许多规范只规定混凝土在浇注时的温度不得超过29℃～32℃，但夏季烟台白天温度可以达到38℃以上。因此，应该采取必要的施工措施来防治裂缝的发生和发展。
混凝土浇注的温度在25℃～35℃之间时，应提前采取一些措施来改善高温对混凝土产生的不利影响，临时采取的措施很少能充分实施。如果在工地没有可以参考的数据，那么应该根据试拌时的温度和典型混凝土截面尺寸来确定最高温度的限制，而不是引用某些权威机构规定的最佳温度。尽可能在一定的时间间隔内进行大量的试验测定拌合物的性能，建立不同温度条件下混凝土性能与时间关系曲线，以此确定出不同混凝土温度时卸载混凝上所允许的最长时间。
施工措施包括：
（1)严格控制混凝土原材料质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少(1-1.5%以下)。在条件许可情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。
（2)细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理摻加塑化剂和减少剂。
（3)采用综合措施，控制混凝土初始温度。
（4)根据工程特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。
（5)加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。
（6)混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。
（7)采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
（8)根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。
（9)对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%-50%。
参考文献：
[1]刘昌济，王斌，卜显英. 大体积混凝土裂缝原因分析及控制措施.石家庄铁道学院学报，2005，18(z1).
[2]卢红岩.大体积混凝土裂缝原因分析及防治措施.北方交通，2008，12.
[3]李光文.初探大体积混凝土裂缝的原因及预控措施.四川建材，2009，5.
[4]胡硕.大体积混凝土温度裂缝控制.西安建筑科技大学学位论文，2005.